光的折射 光的色散与看不见的光

光的折射光的色散与看不见的光
目标认知：
学习目标
1、了解光的折射的现象；
2、了解光从空气射入水中或其他介质中时的折射规律；
3、了解光在发生折射时，光路的可逆性；
4、初步了解太阳光谱和看不见的光；
5、初步认识红外线及其作用；
6、初步认识紫外线及其作用。

学习重点
1、探究光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律；
2、了解光谱和红外线、紫外线的特点。

学习难点
利用光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律解决实际问题。

知识要点梳理：
1、光的折射
光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射。

理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的介质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射。

光的折射规律：折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居法线两侧。

光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角（折射光线向法线偏折）；光从水或其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变。

理解：折射规律分三点：
（1）三线一面
（2）两线分居
（3）两角关系分三种情况：
①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；
②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角；
③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。

在光的折射现象中光路是可逆的。

现象：折射使池水“变浅”，筷子“弯折”，水中人看岸上树“变高”。

2、光的色散
色散：牛顿用三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的现象。

（雨后彩虹是光的色散现象）色光的三原色：红、绿、蓝。

（三种色光按不同比例混合可以产生各种颜色的光）
物体的颜色：
1、透明物体的颜色是由通过的色光决定，通过什么色光，呈现什么颜色。

2、不透明的物体的颜色是由它反射的色光决定的，反射什么颜色的光，呈现什么颜色。

3、看不见的光
光谱：把光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来，就是光谱。

红外线：在光谱上红光以外的部分，也有能量辐射，不过人眼看不到，这样的辐射叫红外线。

红外线的应用：加热、拍红外线照片诊病、夜视仪、遥控。

紫外线：在光谱的紫端以外，也有看不见的光，叫紫外线。

紫外线的特点及应用：促进钙质吸收、杀死微生物（紫外线灯杀菌）、荧光物质发荧光。

雾灯用黄光的理由：不易被空气散射、人眼对黄光敏感。

规律方法指导:
1、在利用光的折射定律解决实际问题时，应注意我们看到的物体是该物体发出或反射的光线进入我们的眼睛，而不是光线由眼睛发射的，不要搞错方向。

2、关于物体的颜色应知道：（1）、透明物体的颜色是由通过的色光决定，通过什么色光，呈现什么颜色。

（2）、不透明的物体的颜色是由它反射的色光决定的，反射什么颜色的光，呈现什么颜色。

（3）、如物体不反光则该物体颜色为黑色；若物体不吸收光线，即全部反射或透射，则该物体颜色为白色。

经典例题透析:
颜色知识
1、__________、__________、__________三色光混合能产生各种色彩.人们把这三种色光叫做
__________.小华的调色板上如果有__________、__________、__________三种颜色的颜料，他也能通过颜料混合画出各种色彩的图画，这说明色光的混合规律跟颜料的混合规律是__________。

解析：光的三原色和颜料的三原色不同，光的三原色为红、绿、蓝；白光是由三种色光红、绿、蓝三种色光
而颜料的三原色为品红、黄、青三种颜色，它们的混合原理不同。

答案：红绿蓝色光的三原色品红黄青不同的
总结与升华：颜料的混合原理是：两种颜料混合色是它们都能反射的色光，其余的色光都被这两种颜料吸收掉了。

色光的混合原理是：两种色光混合后使眼睛感觉到产生了另一种颜色。

举一反三：将一束红光和一束蓝光同时照射到白色的屏上我们可看到_________ 色。

解析：白屏反射各种色光，所以反射到我们眼睛的是红蓝两种色光，在我们看来应是紫色。

答案：紫
2、小明用红笔在白纸上写了一个“光”字，在暗室里用红光照射这个字，将会看到什么现象？
答案：白纸反射红光，红颜料反射红光，所以我们看不清这个字。

总结升华：
1、透明物体的颜色是由通过的色光决定，通过什么色光，呈现什么颜色。

2、不透明的物体的颜色是由它反射的色光决定的，反射什么颜色的光，呈现什么颜色。

3、如物体不反光则该物体颜色为黑色；若物体不吸收光线即全部反射或透射则该物体颜色为白色。

举一反三：阳光透过蓝色的玻璃照射到一个红背心上，这个背心将成什么颜色？
答案：蓝玻璃透射蓝光，而红背心只反射红色，所以我们看到的背心将呈黑色。

3、（2011 广安）华蓥市举办了几届颇具影响的梨花节。

其中有一次,台湾歌手周杰伦也来到了梨花节晚会的舞台上，现场观众能从不同的位置看见他，这是一种光的_____________现象；当时他身穿紫色T恤，蓝色牛仔裤，如果舞台只用红色灯光照向他时，观众看到他的裤子的颜色是_____________色
解析：光的反射分为镜面反射和漫反射，当平行光线射到不光滑物体表面时，反射光线会向不同方向反射，题中强调“从不同位置看见”，说明反射光线是向不同方向射出的，所以是漫反射现象；不透明物体只能反射和它颜色相同的色光，不同颜色的色光会被它吸收，蓝色牛仔裤只能反射蓝光，当用红色灯照射时，红光会被蓝色裤子吸收，所以观众看到的裤子是黑色的。

答案：漫反射黑
总结升华：该题考查了两个方面的知识，一是镜面反射和漫反射的区别；二是物体颜色的判断。

举一反三：（2011 襄樊）枣阳市素有“中国桃之乡”之称。

那漫山遍野的桃花，在三月和煦的阳光中，显得妩媚令人陶醉。

我们看到红色的桃花，是因为太阳光照射到桃花上反射____________的缘故。

解析：桃花属于不透明物体，桃花是红的，太阳光照射到红色的桃花上，把太阳光的红光反射到人的眼睛里，人们感觉桃花是红色的，其他的色光被桃花吸收。

答案：红光
折射现象
4、小明不慎将一支铅笔落在了水杯里他发现铅笔变弯了如图所示：请用光学知识解释。

答案：如图设铅笔底部和容器接触部位为A则：A发出的靠近法线的两条光线，折射入空气中，这些折射光线不能相交，但是它们的反向延长线相交，眼睛逆着折射光线看去，觉得折射光线好像是从交点A′射来的，再跟平面镜成虚像的情况对比，说明眼睛看到的是A点的虚像，虚像A′的位置在A之上，眼睛看到的池底各点都如此，所以看起来A升高，眼睛看到的水中的铅笔各点都是如此，而使铅笔看起来上翘。

总结与升华：
①、我们之所以看到物体，是由于物体发出（或反射）的光线进入了我们的眼睛；
②、光在两种介质表面斜射时要发生折射；
③、折射时角度（跟法线的夹角）大小要找对；
④、人的感觉光是沿直线传播的；
⑤、反向延长线得到的是虚像。

⑥、折射现象光路可逆。

举一反三：
水面下的物体看岸上的物体会感觉物体偏高还是偏低？
答案：一个物体在A处发射的光线经折射如图，我们感觉到光是沿直线传播的，我们把光线返向延长即交于A’因此我们感觉物体偏高。

5、一束光线射到三棱镜（玻璃制成）上，如图所示，画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向。

解析：根据光的折射规律可知，在斜射时，总是空气中的角较大，作出法线，根据光发生折射的介质情况，确定折射角与入射角谁大谁小，最后确定折射光线的大致传播方向。

答案：如图所示
总结与升华：大家要熟记光的折射定律并记住：在斜射时，总是空气中的角（光线跟法线的夹角）较大。

举一反三：一条光线从圆心O斜射入一玻璃砖，画出大致的折射光线。

解析：光线从圆心O入射后要折射，折射后的光线再从玻璃射入空气时，由于此入射光线过圆心，根据数学知识可知，此入射光线与该点的圆面垂直，所以可以看成是垂直入射，因此传播方向不变。

如图所示：
折射知识的综合应用
6、如图所示，一束光线由某介质射入空气中时发生了反射和折射现象，已知∠1=∠2≠∠3，试指出图中的界面和法线，并在图中标出入射光线、反射光线和折射光线的传播方向。

解析：我们应知道光线在两种介质表面斜射时通常发生反射和折射，根据反射和折射定律，仔细分析题图，先分析哪是界面，AO、BO、CO不可能是界面，（为什么？自己分析一下）只有MM′和NN′可能是界面.假设界面是NN′，那么MM′就是法线，利用光的反射定律，入射光线、反射光线必在同一种介质内，并且折射光线和入射光线分居在法线的两侧，CO应是入射光线，OB是反射光线，OA是折射光线，因为∠2≠∠3,所以反射角（∠BOM）和入射角（∠COM）不相等，不符合光的反射定律；假设不成立。

因此MM′是界面，NN′是法线。

在三条光线中，有OA、OB两条线在同一介质中，所以入射光线只可能是AO、BO中的某一条，假设BO是入射光线，那么OA是反射光线，OC则是折射光线，这样折射光线OC和入射光线BO在法线同一侧了，不符合折射规律，假设不成立。

只有AO是入射光线，那么OB是反射光线，OC是折射光线，光由某介质射入空气中时，折射光线应远离法线偏折，与图示情况相符，∠1=∠2。

所以MM′是界面，NN′是法线，三条光线如图所示：
总结与升华：
（1）解答该类问题时，要注意将反射定律和折射规律综合运用；
（2）分析该题要用假设法.在分析时先假定，然后由假设出发，根据所学物理知识和已知条件来进行分析、推理，得出肯定或否定.假设法是分析物理问题的常用方法，要领会掌握这种方法；
（3）在题目解答后，要学会对解题结果进行分析.如本题确定MM′是界面，NN′是法线，AO是入射光线，OB是反射光线，AO和OB分居法线两则，入射角∠1等于反射角∠2，符合反射定律；OC是折射光线。

AO和OC 分别处于介质和空气中，且在法线两侧，∠3＞∠1，题意指出光从某介质射入空气中，也符合折射规律。

举一反三：如图，一束光线从空气斜射到水面发生反射和折射，请在图中作出反射光线和折射光线.
解析：我们应先画法线ON，再根据光的反射和折射规律作出反射和折射光线,注意：
∠γ=∠α=45°＞∠γ'。

学习成果测评:
基础达标
一、填空题
1．池水看起来比实际的要_________，这是由于光从________射入________时发生的________造成的，看到的是实际池底的________像。

2．如图所示，是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线，其中________是入射光线，________是反射光线，________是折射光线，反射角为________，折射角为________，光进入玻璃后偏折角度的大小是________。

3．当光从________斜射入________时折射光线将偏离法线，这时折射角________于入射角。

4．一束光从空气中射向某一透明介质时发生反射和折射现象，入射光与分界面的夹角为30°，若折射光线和反射光线垂直，则反射光线与入射光线的夹角为________度，折射角为______度。

5．古诗词中有许多描述光学现象的诗句，如“潭清疑水浅”说的就是光的_______现象；“池水映明月”说的就是光的________现象。

6．将一根筷子插入盛水的碗中，从水面上方看起来，筷子在水中的部分______，这是由于发生_____现象产生的，此时________角大于_______角。

7．如图所示，人眼在A处看见河里B处有一白色鹅卵石．现若使A处激光手电筒的光束能照射到白色的鹅卵石上，则激光束应对着________射出。

（填“B”点，“B点上方”或“B点下方”）
8．图中a、b、c是从空气射向水中的三条光线．OA是其中一条的折射光线．则_______是OA的入射光线。

9．当光线从空气斜射向水面时，会发生光的________现象和_______现象．当逐渐减小入射角时，反射光线和折射光线的夹角将________。

10．_______线和_______线属于看不见的光.靠近红光的是_______线；靠近紫光的是_______线。

11.一个物体，当它的温度升高时，它辐射的红外线__________。

12.红外线的主要应用有_________、_________、________。

13.天然紫外线的最重要来源是__________，大气层上部的__________能够__________紫外线，从而保护地球上的动、植物和人类不受伤害。

紫外线的主要特性有___________,____________,_____________。

14．银幕常用粗糙的白布做成，其优点在于：一是利用_____________使坐在各处的观众都能看到画面，二是白布能反射_____________颜色的光，能使观众看到色彩正常的画面。

15．（2011柳州）太阳光经过三棱镜后，被分解成各种颜色的光，这是光的_________现象。

如图所示，把一支铅笔斜插入盛水的玻璃杯里，看上去铅笔好像在水蕊上折断了，这种现象是由于光的____________引起的。

二、选择题：
16.在星光灿烂的夜晚仰望天空，会看到繁星在夜空中闪烁，像人“眨眼睛”一样，造成这种现象的原因是
A.星星的发光是断断续续的
B.被其他星体瞬间遮挡的结果
C.星光被地球大气层反射的结果
D.星光被地球大气层折射的结果
17.（2011 襄樊）下列现象中属于光的折射现象的是
A．小孔成像B．岸边的树木在水中的倒影
C．海市蜃楼D．我们能从不同方向看到银幕上的像
18.若水中的鱼能看到岸边的人，它看到的人其实是
A.变矮了的人的实像
B.变高了的人的实像
C.变矮了的人的虚像
D.变高了的人的虚像
19.关于光的反射和折射现象，下列说法正确的是
A.漫反射是一种折射现象
B.平面镜成像是一种折射现象
C.光在不均匀的空气中传播的路径是弯曲的，这实际上是折射现象
D.池水看起来比实际浅些，这是由于池底射向空气的光线，折射角小于入射角
20.下列哪个现象为折射的结果：①筷子水中部分是弯折的；②清澈的水底看起来比实际浅；
③太阳未出地平线，人已看到太阳；④在平面镜中看到自己的像。

正确的是
A.①③④
B.③④
C.①②③
D.②③④
21.关于光的折射，下列说法正确的是
A.光只有从一种介质进入另一种介质时，才能发生折射
B.只要光斜射到两种不同介质的界面时，就能发生折射
C.光从空气射向水，折射光路是可逆的，光从水射向空气，折射光路是不可逆的
D.在发生光的折射时一定发生反射，反射角可能大于入射角
22.如图所示，水中点光源S发出的光线照在S′上，图中三条光线路径可能正确的是
A.SO1S′
B.SO2S′
C.SO3S′
D.以上三条都不正确
基础达标答案
一、填空题：
1．浅；水，空气，折射；虚像．分析：如图所示，池底S点漫反射的光线穿过水面，折射入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，觉得光是从射出，是S的虚像，由图可知，比S的实际位置要高一些（即浅一些）。

2．，60°，35°，25°．分析：由图可知，是的角平分线，即反射、折射现象中的法线，根据反射定律、折射规律，反射光线和折射光线都与入射光线分居在法线的两侧，则单独在法线一侧的光线BO为入射光线，OA为反射光线，OC为折射光线，反射角＝入射角＝60°，折射角为90°－55°＝35°，光偏折的角度应是BO的延长线与OC的夹角，此角大小为：
180°－＝180°－（30°＋90°＋35°）＝25°。

3．透明介质、空气，大。

4．120°，30°
分析：画出反射、折射的简图，因入射光线与介面夹角为30°，故入射角为60°，
反射角＝入射角＝60°，反射光线与入射光线的夹角为60°×2＝120°；
因折射光线与反射光线垂直，故折射角为：180°－60°－90°＝30°。

5．折射，反射．
6．向上弯折，光的折射，折射，入射．
7．B点．分析：在光的折射现象中，光路是可逆的．
8．CO．
9．反射、折射，增大．
10.红外紫外红外紫外
11.大大增强
12.红外照相红外夜视遥控
13.太阳臭氧层吸收有助于人体合成维生素D 能杀灭微生物使荧光物质发光14．漫反射、各种颜色；
15.色散（折射），折射
二、选择题：
16.D
17.C
18.D
解析：如图所示，人在头部某点A反射出的光线由空气进入水中时，在水面处发生折射，折射光线靠近法线，这些光线射入鱼的眼里，鱼看到这些光线是从它的反向延长线的交点A′发出的，A′就是A的虚像。

同理，人其他部分的情形也都一样，显然这个像比人高。

19. C
解析：A、B都是光的反射现象.池水看起来比实际浅些，是由于从池底射向空气的光线，折射角大于入射角，D也不正确.所以C是正确的。

20.C
21.A
22. D
能力提升与综合测试
一、填空题
1.光从一种介质射入另一种介质时，传播方向一般会发生_________，这种现象叫_________。

2.如下图所示，MN是两种均匀介质的分界面，已知两种介质中其中一种是空气，一束光线从介质A入射到介质B，则入射角大小等于_________，折射角大小等于_________ ，其中_________ 是空气。

3.当光线垂直水面射入水中时，入射角等于_________，折射角等于_________。

4.如下图所示，请在图中标出光前进的方向.入射光线是_________，折射光线是________，反射光线是________，入射角是_________，折射角是_________ 反射角是_______。

5.在清澈的小溪边散步的小红，看到溪中小鱼欢快的游来游去，水中小鱼的实际位置比她看到的位置
_________。

6.潜水员在水下作业时，看到岸边人的高度比人的实际高度_________。

7.早晨看到从地平线刚刚升起的太阳，而实际上太阳还在地平线的下方，这种现象是由于_________造成的。

8.海市蜃楼是一种由于光的_________ 产生的现象，多发生在夏天的海面上.其主要原因是：光只有在_________ 介质中才沿直线传播，如果介质_________，光线就不会沿直线传播，而发生_________ .夏天的海面上，上层空气比底层空气_________ ，远处物体射向空中的光线进入_________不同的空气，发生
_________，进入观察者眼中，观察者逆着光线望去，就感到看见了远处的物体。

9.把光按_________排列起来，就是光谱.在光谱上红光以外的部分也有能量的辐射，人眼看不见，这样的辐射叫_________.紫外线是指在光谱的_________以外的看不见的光。

10.大气对光的散射特点是：波长较_________ 的光容易被散射，波长较_________的光不容易被散射，白天大气对太阳光中的蓝光散射的较多，所以天空是_________，傍晚太阳落山时，看到太阳是红的，原因是傍晚的阳光穿过厚厚的大气层_________大部分被散射掉了，剩下_________透过大气射入我们的眼睛。

二、选择题
11.下列现象中，属于光的折射现象的是
A.斜插入水中的筷子，从水面上看，水下部分向上弯折了
B.从平面镜中看见自己的像
C.在太阳光照射下楼房出现了影子
D.平静的湖面映出岸上的景物
12.一束光从空气斜射入玻璃，如果折射角逐渐增大，入射角一定是
A.逐渐变小
B.逐渐变大
C.保持不变
D. 无法判断
13.下图是四个同学画出的光从玻璃射入空气时的光路图，正确的是
14.关于压在玻璃板下的字，下列说法中正确的是
A.看到的字比它的实际位置高
B.看到的字比它的实际位置低
C.看到的字与它的实际位置一致
D.以上说法，都有可能
15.下图是一束光从空气射入玻璃的传播路径，由图可判断出折射角为
A.∠QOC
B. ∠NOC
C.∠POA
D.∠QOB
16.关于紫外线的主要作用，下列说法中不正确的是
A.有助于人体合成维生素D
B.能杀死微生物
C.能使荧光物质发光
D. 能进行遥控
17.大雾弥漫时，汽车司机必须开亮雾灯，才能保证安全，雾灯常用
A.红光
B.绿光
C.黄光
D.白光
18.（2011 山东菏泽）2．电视机等家用电器的开启、关闭及频道转换，可以通过遥控器实现，遥控电视
机的光是（）
A.红光
B.红外线
C.紫光
D.紫外线
三、作图题
19．如图所示，OB是一束由空气射到水面后的光线的反射光线，在图中画出入射光线，标出入射角的度数，并画出折射光线的大致方向。

20．如图所示，一容器的底面有一平面镜，容器中盛有水，一束光线与水面的夹角为，画出进入水中，经平面镜反射又射入空气中的光线传播路线。

能力提升与综合测试答案：
1.偏折，折射
2.40°，60°，介质B
3.0°，0°
4.AO，OC，OB，∠AOM，∠NOC，∠MOB（图略）
5.深
6.高
7.光的折射
8.折射，均匀，不均匀，折射，稀薄，疏密，弯曲
答案：
9.红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，红外线，紫光
10.短，长，蓝色的，蓝光、紫光，红光、橙光
11.A 12.B 13.A 14.A 15.B 16.D 17.C 18.B
19、如图所示，分析：反射定律中，反射角等于入射角；折射规律中，空气中的角较大，作出法线是解
这类题的关键。

20．如图所示
探究园地
7、老师在课堂上做了光从空气中斜射入水中发生折射的实验.小华想知道，光从水中斜射入空气中
的实验现象是怎样的，于是他找到了如下器材进行实验：他取了一个装满水的透明水槽，在水槽内竖立一个
白色塑料板，在塑料板上画一条线与水面垂直当作法线，法线与水面的交点作为光线的入射点，为了看清光
在水中的传播路线，他在水中滴入一些牛奶使水略显混浊。

关灯后，小华用激光手电筒在水中靠近白板的位
置上使激光平行白板射向水面，在入射点发生折射。

小华发现空气中的折射光线很难看清楚，于是他就点燃
几支蚊香放在水面附近，不一会空气中烟雾缭绕，他重复上述实验时便在空气中看到了清晰的光线，小华一
边实验一边描绘着实验现象的草图.他把水面画成实线，把法线画成虚线，入射光线和折射光线是现场描的，但没有及时标上箭头，如图是小华描绘的三张图，图的方向放乱了，请你帮他在三个图上分别标上箭头，并注明哪一边是水，哪一边是空气。

答案：根据光的折射规律可知，光在空气中的角度较大，光路图如下图所示：
总结与升华：物理是一门实验性很强的学科，同学们一定要注重实验，在实验时不断的改进试验方法，直到做出自己满意的结果。

这样你才会有成功的喜悦，也会促进我们的学习兴趣，进而提高我们的成绩。

8、电视机遥控器使用的是不可见光——红外线，你可能有过这样的体验：即使不让遥控器正对电视机，而是朝着墙壁、地板甚至朝着天花板，遥控器仍能控制电视机，在空气中，红外线不是沿直线传播吗？请你设计一个简单易行的实验回答上述问题，并解释朝着墙壁、地板等方向也能控制电视机的道理。

解析：打开电视机，用遥控器正对电视机切换频道，确定遥控器对电视机是否起作用，在遥控器与电视机之间的直线路径上，放置一张纸，观察遥控器是否还起作用。

改变纸的放置位置，多做几次，根据观察到的现象归纳结论。

答案：红外线在空气中是沿直线传播的，朝着墙壁、地板等方向也能进行遥控，是由于墙壁、地板等反射红外线的缘故。

总结与升华：可见光和不可见光一样，在均匀介质中是沿直线传播的。

举一反三：
电视机的遥控器是利用红外线能传递信息对电视机进行遥控的。

一次小黄坐的位置与电视机红外线接收。